Международная команда исследователей впервые смогла отслеживать движение электрона в молекуле в режиме реального времени и показала, что эти процессы можно контролировать — в будущем это позволит непосредственно воздействовать на ход химических реакций и биологические процессы, чтобы получить желаемый результат буквально одним нажатием кнопки.
Физики Швейцарского федерального технологического института (ETH Zurich) и теоретики из России, Дании, Бельгии и Канады, в том числе Олег Толстихин из МФТИ изучали явление, известное как «attophysics» — изучение событий с временным разрешением в аттосекунду, т.е. одну миллиардную миллиардной доли секунды (10 ^ -18 секунды). «В ходе исследования мы наблюдали миграцию электронов вдоль линейной молекулы. Мы впервые смогли увидеть движение электронов, как это все происходит, в деталях. Кроме того, мы показали, что это движение может быть под контролем, и теоретически это возможно, чтобы контролировать результат химических реакций», сказал Толстихин.
В эксперименте ученые под руководством Hans Jakob Wörner использовали молекулы iodoacetylene (HCCI), которые имеют удлиненные цепочки из четырех атомов водорода, двух атома углерода и атом йода, на которые воздействовали мощными и очень короткими лазерными импульсами. Кроме того, путем изменения поляризации лазера, исследователи продемонстрировали способность влиять на динамику реструктуризации электронной оболочки молекулы.«Это то, что в конечном итоге позволит менять исход химических реакций, которые будут контролироваться. Если у вас есть смесь, где химические реакции могут привести к различным результатам, вы можете, выбрав необходимые формы импульса, выбрать нужный результат», говорит Толстихин.
Определенный тип бактерий, проживающих в глубоководной части океана могут быть эффективны в нейтрализации больших объемов промышленного углекислого газа, заявили исследователи Университета Флориды.
Диоксид углерода, вносящий огромный вклад в наращивание парниковых газов в атмосфере, может быть захвачен и нейтрализован в процессе, известном как секвестр. Большинство двуокиси углерода в атмосфере возникает из-за сжигания ископаемого топлива, отходов. Преобразования углекислого газа в безвредные соединения возможно, но требует надежных и стойких к высоким температурам ферментом.Бактерия Thiomicrospira crunogena, производящая фермент, который помогает удалить углекислый газ в организмах, может стать кандидатом для улучшения экологической обстановки.
Как объясняет ведущий автор Robert McKenna, этот микроорганизм живет около гидротермальных жерл, поэтому ее фермент привык к высоким температурам.Это именно то, что нужно, чтобы фермент эффективно работал во время процесса улавливания углекислого газа в промышленности. McKenna говорит: «Эта маленькая тварь давно имеет дело с экстремальными температурами и давлением.Она уже адаптирована к некоторым из условий, с которыми столкнется в промышленных условиях».
Химическая секвестрация работает следующим образом: фермент карбоангидразы катализирует химическую реакцию между диоксидом углерода и водой.Взаимодействие диоксид углерода с ферментом, преобразовывает парниковый газ в бикарбонат.Бикарбонат затем может быть дополнительно переработан в продукты, такие как пищевая сода и мел. В промышленных условиях, полагает McKenna, дымовой газ будет проходить через растворитель с карбоангидразой, которая поспособствует преобразованию диоксида углерода в бикарбонат.
Нейтрализация промышленного количества углекислого газа может потребовать значительное количество карбоангидразы, поэтому группа McKenna нашла способ производить фермент без добычи его с морского дна.Фермент может быть получен в лаборатории методами генной инженерии из других бактерий. Сейчас исследователи пытаются повысить эффективность процесса преобразования. Соавтор Avni Bhatt, говорит: «Тот факт, что она имеет такую высокую термическую стабильность, делает ее хорошим кандидатом для дальнейшего изучения».